JP2686277B2 - 現像剤を収容し分配する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は現像剤を収容して分配する装置に関する。更
に詳しくは、本発明は電解写真の自動プリント機に使用
されている現像ステーシヨンのための現像剤分配装置に
関する。

従来の技術 一般に電解写真をプリントする工程に於ては、光導電
性の電気的な絶縁部材が実質的に均一な電位に迄帯電さ
れてその表面を感光性となされる。光導電性の絶縁層の
帯電された部分はしかる後に複写されるべきオリジナル
ドキユメントの光像で露光される。これによりオリジナ
ルドキユメントに含まれる情報面積部分に対応する静電
潜像が光導電部材に記録されるのである。この代わり
に、プリント機の応用に於ては、この静電潜像は電子的
にコントロールされたレーザービームによつて帯電され
た光導電性の層を露光することで電子的に形成すること
ができる。静電潜像が光導電部材に記録された後、静電
潜像は逆極性に帯電されている現像剤を接触させること
で現像される。このような処理に於て、現像剤はキヤリ
ヤ粒子とトナー粉末の混合剤或いはトナー粉末のみとす
ることができる。トナー粉末は静電潜像に付着してトナ
ー粉末像を形成するのであり、この像は引き続きコピー
シートに対して転写され、しかる後に溶着されてコピー
シートに対して永久的に固着されるのである。

このような自動プリント機に於ては、トナー粉末は現
像工程にて消費されるので、プリント機の連続的な作動
を可能にするために定期的にトナー粉末を現像装置に補
充しなければならない。様々な技術が過去に於てトナー
粉末の供給のために使用されてきた。初期に於ては、新
しいトナー粉末が供給ボトル即ち容器から自動プリント
機本体に固設されている分配装置に対して直接に注入さ
れていた。トナー粉末のこのような実質的な補充量は現
像装置に於るトナーとキヤリヤとの間の摩擦電気的な関
係状態を変化させ、これにより個々のトナー粉末の帯電
効率を低下させ、従つて像支持面に形成された静電潜像
を現像するときの現像効率の低下をもたらした。更に、
注入工程は浪費を生じるとともに汚れも生じ、或る量の
トナー粉末は空気に乗つて飛散して周囲空間やプリント
機の他の部分を汚損する傾向を有していた。従つて、別
個のトナー即ち現像剤のホツパー及び該ホツパーから自
動プリント機の現像装置へ一定量又は必要量だけトナー
粉末を補充する分配機構が備えられた。更に、密封され
た容器内に補充トナー粉末の供給量を備え、自動プリン
ト機に置いた時にこの容器が自動的に開口してトナーを
分配することが一般的になってきた。このような装置に
おいては、必要に応じて現像剤が容器から比較的一定し
て分配される。現像剤を一定に分配する上でさらに別の
難点が持ち上がっており、それは、しばしば幾分の粘着
性を示すトナー粉末を多量に備えた場合に、これらトナ
ー粉末が塊となり、圧縮されたトナー容器内部でブリッ
ジング構造を形成してしまうことである。さらに、着脱
可能すなわち交換可能な現像剤カートリッジの使用に伴
って、また、その内部に収容される現像剤のコストが比
較的に高い理由によって、分配工程にて消費できず引き
続く像形成に使用できない現像剤が最小量であるよう
に、分配工程の間にカートリッジから出来るだけ多量の
現像剤を取り出すことが望まれる。分配されないで空の
カートリッジに残る過大な現像剤は、使用者にとってコ
ピー単価を増大することになる。

上記した問題を克服するために様々な装置が使用され
てきた。例えばゼロツクス1025型及び1038型に於ては、
トナーホツパーはコイルばねオウガーが備えられ、この
オウガーがトナー粉末をホツパーの一端から他端へ移動
させる。ゼロツクス1060型に於ては、同様なワイヤー即
ちばねオウガーがトナーボトル内部に備えられ、このボ
トルがプリント機にて交換可能とされる。このような装
置に於ては、オウガーは一端で駆動され、他端では支持
されていない。オウガーがその駆動されている一端部か
ら離れる方向へと供給ボトルの他端へ向けて分配開口へ
トナーを移動させようとするときに、ボトルから最大量
のトナーを移動させる上で問題が経験されており、多量
のトナーがボトルに残留してしまう。この代わりに、ト
ナーをオウガーの駆動端部へむけて移動させるようにオ
ウガーが回転されるときには、かなりの量のトナーがボ
トルの他側端部に残留するのであり、これはオウガーの
支持されていない端部のトナー移動能力が比較的小さい
からである。更に、トナーボトルが内部にトナー移動用
オウガーを備えていて、オウガーが一端で駆動され且つ
又支持され、トナーが他端に形成されている分配用開口
を通して分配されるようになされた装置に於ては、オウ
ガーが回転駆動されてトナーを分配用開口へ向けて移動
させるときに、分配側に於るトナー量が増大し、圧縮さ
れてブリツジを形成する傾向を見せ、ブリツジの形成に
よつてばねオウガーには力が作用してこれを駆動側端部
へ向かう方向に圧縮するような傾向を示す。この作用力
が大きくなると、オウガーばねの端部をトナーカートリ
ツジに形成されている分配用開口の位置を越えて押し付
け、これにより分配用開口に於るオウガーのブリツジン
グ防止機能を消失させ、分配用開口を跨ぐブリツジが形
成されるようにしてしまい、トナーカートリツジからト
ナーの流出量が不足することになる。この理由は、オウ
ガーがその駆動側へ向けて圧縮され、これによつて分配
用開口に於る開口程度が縮小されて僅かな量のトナーが
連続して分配されるようになるからである。

トナーを分配するための他の技術は、スタウフアーに
付与された英国特許第1,370,715号に図示されており、
これに於ては二つの反対回転するオウガーが円筒形ドラ
ムに取り付けられ、このドラムが駆動されて大きなトナ
ーホツパーから供給されたトナーを移動させるのであ
り、このトナーは取り出し部材に形成されている穿孔を
通して重力によつて駆動装置内に落下する。外側の螺旋
ばねは円筒形ドラム部分と排出部材との間に圧縮配置さ
れ、トナーを排出部材に形成されている穿孔へ向けて移
動させる。外側ばね部材よりも小径でその内側に同心状
に配置されている第二螺旋ばねが逆方向へ回転作用する
のであり、これにより排出部材の付近にてトナーがケー
キ状になる即ち押し詰められるのを防止すると共に、排
出部材の穿孔を通さずにトナーに含まれる異物を別の集
合容器へ送るのに使用される。

発明の概要 本発明によれば、トナーにブリツジングを生じさせる
ことなく一定した分配を行う、簡単な構造且つ安価で効
率の良く作動する。現像剤を収容し分配するための装置
が提供される。更に詳しくは、この現像剤を収容し分配
する装置は、両端を塞がれた実質的に円形断面の細長い
容器を含み、前記容器は一端の付近に分配用の開口を有
すると共に一体部材である現像剤移動のための混合／ブ
リツジング防止部材を収容しており、該現像剤移動のた
めの混合／ブリツジング防止部材は前記容器の一端とは
反対側の他端にて回転可能に支持されるが前記一端では
支持されておらず、且つ又該混合／ブリツジング防止部
材は前記容器の横断面と実質的に同じ横断面を有してそ
の内部に配置された第一コイルばね部材を含んでいる。
この第一コイルばね部材は前記分配用開口へ向けて長手
方向に沿つて現像を移動させるために第一の方向に巻か
れている。混合／ブリツジング防止部材は第一コイルば
ね部材よりも実質的に小径の横断面を有して第一コイル
ばね部材の内側に実質的に同心状に配置されて取り付け
られている第二コイルばね部材を含んでいる。この第二
コイルばね部材は前記第一コイルばね部材の巻方向と反
対方向に巻かれて第一コイルばね部材の運動に対して逆
方向の回転運動を行い、これによつて前記分配用開口か
ら離れて長手方向に沿つて容器の前記他端へ向けて現像
剤を移動するようになされている。第二コイルばね部材
は前記第一コイルばね部材の中央を延在されており、
又、その各端に長手方向アームを有していて、これらの
長手方向アームは前記第一コイルばね部材の各端の少な
くとも一つのコイルばね部分に対して取り付けられ、圧
縮に抗するような前記第一コイルばね部材に対する支持
を形成している。

本発明をその他の目的及び特徴とともに更に良く理解
するために以下の説明が参照されるべきである。

実施例 本発明は好ましい実施例に関して以下に説明される。

第１図を参照すれば電子写真自動プリント機10が示さ
れており、このプリント機は現像組立体を含み、この現
像組立体が本発明による着脱自在の現像剤を収容し分配
するカートリツジ20を備えている。ここで使用するよう
に「現像剤」なる用語はトナーとキヤリヤとの混合剤、
並びにトナー又はキヤリヤの単独体、の全てを示すよう
に意図されている。このプリント機は光導電ドラム12を
含み、このドラムは矢印で示す方向へ回転して一連の電
子写真処理ステーシヨン、即ち帯電ステーシヨンＡ、結
像ステーシヨンＢ、現像ステーシヨンＣ、転写ステーシ
ヨンＤ、そしてクリーニングステーシヨンＥ、を順次に
通過するようになつている。

複写されるべきドキユメントは像形成プラテン16上に
載置され、ランプ11、ミラー13及び15、そして固定レン
ズ18を含んでなる移動光学装置によつて走査され、帯電
ステーシヨンＡにて帯電されているドラム表面にフロー
イング光像を形成するようになされる。この像は次に現
像ステーシヨンＣにて現像されて可視像とされる。現像
ステーシヨンＣは現像ロール19を含み、このロールは例
えばドラム12に対して現像剤を供給する磁気ブラシを形
成するのであつて、現像ロールは本発明による着脱自在
の現像剤を収容し分配するカートリツジ20からオウガー
21によつて現像剤を供給されるのである。カツトシート
の供給部に於る最上位置のシート23が給送ロール22によ
つて整合ロール25へ送られるのであり、この送りはドラ
ム表面に形成されている像が転写ステーシヨンＤへ進む
のと同期して行われる。トナー像がコピーシートへ転写
された後、コピーシートはトラクター表面から引き離さ
れてフユーザーステーシヨンＦへ送られ、コピーシート
にトナー像が溶着されるのであり、その後にドラム表面
はそれ自体が引き続き移動してクリーニングステーシヨ
ンＥへ至り、ドラム表面から残留トナーが除去された
後、ドラム表面が再び帯電ステーシヨンＡにて帯電され
るのである。フユーザー装置を離れた後、トナー像が溶
着されたコピーシートはシート集合トレー26へ運ばれ
る。

電子写真技術の実際は良く知られており、又、様々な
特許や書籍が与えられている。書籍には、エレクトロフ
オトグラフイー・バイ・シエーファート・アンド・ゼオ
グラフイー及びリレーテツド・プロセス・バイ・デザウ
アー・アンド・クラークが含まれ、これらの両書はフオ
ーカルによつて1965年に出版されている。

本発明による現像剤を収容し分配するカートリツジ20
は、第２図〜第６図、特に第３図〜第６図に示されてい
る。この現像剤を収容し分配するカートリツジは、大体
円筒形の細長い容器28を含み、この容器は両端を端部プ
レート41及び42で塞がれている。この円筒形容器の底部
には分配用開口32が形成されており、分配用ドアー34を
開いてカートリツジを収容するハウジング内に挿入され
たときにこの開口がトナーを排出するために開かれる。
円筒形容器の各端部の位置決めピンがこのカートリツジ
を自動プリント機内の現像ハウジングＣの中の所定位置
に位置決めする。例えば、移動可能なカバーが現像ハウ
ジング内に位置決めピンによつて現像剤容器を位置決め
することが開かれるようにして、現像剤容器28が所定位
置へ向けて前方へ回転される際にこの移動カバー34が現
像ハウジングに取り付けられているストツパー部材と係
合して、これにより移動可能なカバーが押されて開口位
置へ開かれ得るようになし、排出が防止されるようにな
すことができる。現像剤はカートリツジの一端か分配用
開口32を通して排出されるのであり、現像剤は自重にて
オウガー組立体21へ落ち、このオウガー組立体が現像剤
を現像ロール19と組合う現像剤サンプへ運ぶのである。

現像剤を収容し分配するカートリツジの一端にはギヤ
37が備えられており、このギヤは、一体化された移動混
合／ブリツジング防止部材と駆動係合するようになつて
いて、この部材は以下に説明するようにプリント機の駆
動機構（図示せず）と係合されている。ギヤ37は円筒形
容器28の内部でその容器の端部41（第２図参照）の付近
に備えられた駆動カツプリング部材39に駆動連結され
る。この駆動カツプリング部材はスロツトを有し、一体
化された移動混合／ブリツジング防止部材の作動アーム
51と係合できるようになつている。この一体化された現
像剤の移動混合／ブリツジング防止部材は回転可能に支
持され、駆動カツプリング部材39により駆動されるよう
になつているが、現像剤排出開口が形成されているカー
トリツジの一端側では支持されていない。この一体化さ
れた現像剤の移動混合／ブリツジング防止部材は第一の
螺旋状に巻かれたコイルばねオウガー30を含み、このオ
ウガーは容器28の横断面と実質的に等しい横断面を有し
ているが該容器内部で自在に回転できるようになされて
いて、端部プレート41から42へ容器を横断して延在され
ている。この第一コイルばねオウガー部材は第一の方向
へ巻かれていて、ギヤ37を介して駆動されたときに現像
剤をその長さ部分に沿つて矢印Ｘで示すように分配開口
即ち排出開口32へ向けて移動させる傾向を示すようにな
つている。

この一体化された現像剤の移動混合／ブリツジング防
止部材は第二の螺旋状に巻かれたコイルばね部材31を含
み、この部材31は第一コイルばね部材30よりも実質的に
小さい横断面を有していて、外側の第一コイルばね部材
30の内側に実質的に同心的に配置されて該部材に対して
取り付けられるようになつている。この内側の第二コイ
ルばね部材は第一ばねオウガー30のコイルとは逆方向に
巻かれたコイルとされ、第一ばねオウガーに対して逆回
転運動して現像剤をその長さ部分に沿つて排出開口32か
ら離れる方向へと矢印Ｙで示すように端部プレート41へ
向けて移動させる傾向を示すようになつている。この内
側の第二コイルばねオウガー31は、容器28の全長を延在
する外側の第一コイルばねオウガー30の中央を通して延
在されている。内側の第二コイルばねオウガーの各端部
には、長手方向アーム44及び45が備えられており、これ
らのアームは溶接等の方法で外側の第一コイルばねオウ
ガーの少なくとも一つのコイル部分に対して箇所44A、4
4B、45A、45B、45C、及び45Dの位置でそれぞれ固定さ
れ、これにより圧縮に抗するように即ち圧縮しないよう
に外側の第一コイルばねオウガー30に対する構造支持を
形成するようになつている。この現像剤移動混合／ブリ
ッジング防止部材の駆動端部における構造的剛性は、駆
動端側でアーム45に取り付けられる第一ないし外側コイ
ルばねの最初の２巻きから４巻き部分を残りの巻き部分
よりも密接した間隔とすることによって、必要な駆動力
を生ずるのに一層都合よくなるのであろう。第二ないし
内側コイルばねオウガー31は長手方向アーム44,45を外
側コイルばねオウガーの少なくとも１巻き部分に対して
取り付けることが必要であり、好適には、長手方向アー
ム44,45の双方を外側コイルばねオウガー30の各端の少
なくとも２巻き部分に取り付けて、構造的剛性を与える
ことが望ましい。第５図に示すように、第二のコイルば
ね31の各端の長手方向アームを第一のコイルばね30の反
対側の巻き部分に取り付けることもまた好ましい。

現像剤収容・分配カートリッジを現像ハウジングの所
定位置に設置すると、分配機構が連続状に作動され、或
いは、必要に応じて間欠的に作動される。運転時には、
装置が次のように作動して、ほぼ均一な分配率の現像剤
が得られる。外側コイルばねオウガーは第１方向に巻か
れており、適切に回転されると、現像剤を分配開口へ向
けて給送し、この作動の間に、カートリッジ内の現像剤
の外層を切り分けることにより、該コイルばねオウガー
の長さに沿ってブリッジング防止機能を果たす。加え
て、外側コイルばねオウガーは、トナーカートリッジ内
部とほぼ同じ断面であるので、トナーカートリッジ内の
トナー量がほぼ無くなると、トナーカートリッジの内面
を効果的に拭い即ち清掃して、カートリッジ内の残留現
像剤を最少にする。さらに、第５図から一層容易に理解
されるように、外側コイルばねオウガーが一端にてしっ
かりと駆動されると、該コイルばねの自由端部すなわち
最後の巻き部分49は、僅かながら屈曲性があるので、わ
ずかに圧縮状に屈曲し、次いで元の寸法に戻るように反
応し、これによって、押し詰められた現像剤をすべて振
動させ弛緩させるのである。内側コイルばねオウガーは
幾つかの機能を果たすが、中でも、再び第５図を参照す
ると、外側コイルばねオウガーの端部にて少なくとも１
つの巻き部分に取り付けられ、外側コイルばねオウガー
のための支持を形成し、トナーの押し詰めによる圧縮に
抗して外側コイルばねオウガーを維持するのである。前
述したが、従来のように、現像剤を分配端部へ向けて押
しやるように単一のばねオウガーを一端で駆動すると、
現像剤の量が分配端部にて増大するに伴って、現像剤は
集まって押し詰まりがちとなり、ばねオウガーに反力を
与えて駆動端側へ向けて押し、それによって、分配開口
付近のブリッジング防止機能を損ない、現像剤のブリッ
ジを生じ、カートリッジを出る現像剤の流れを減少させ
る。

更に、外側のばねオウガーのための支持を形成するた
めに、内側のばねオウガーは分配開口から離れる方向へ
現像剤を低い効率で移動させ、これにより一体化された
移動混合／ブリツジング防止装置のトルクを低減する。
トナーカートリツジがほぼ満杯であれば外側ばねオウガ
ーは大きな搬送能力を有し、内側ばねオウガーは外側ば
ねオウガーに蓄積されるあらゆる圧縮力を解消させる傾
向を示す。更に又、逆回転による現像剤の方向性を有す
る流れは現像剤を更に良く混合させる傾向を見せ、現像
剤がトナーとキヤリヤとを有して構成されている場合に
は更に効率良い摩擦電気的な帯電が保証されるのであ
る。好ましくは、内側のばねオウガーは外側のばねオウ
ガーの中央を延在され、典型的にはカートリツジの駆動
側端部に最も近い分配用開口の側縁の近くで終端し、内
側ばねオウガーの他端は駆動側端部に隣接して外側ばね
オウガーが終端する前に終端される。この構造は現像剤
が一端に形成されている分配用開口を通して容易に分配
できるようにし、又、他端に於ては駆動ヘツドが現像剤
を押し詰めるような駆動される現像剤の傾向を最小限に
抑え、これにより駆動機構のトルクを高めているのであ
る。説明した装置では、長手方向アーム45は外側ばねオ
ウガーの最初の幾つかのコイル部分に固定され、一体化
された移動混合／ブリツジング防止装置の駆動側端部は
外側及び内側のばねオウガーの剛性的な駆動部を形成し
ている。支持されておらず、又、内側ばねオウガーの長
手方向支持アーム44に取り付けられていない外側ばねオ
ウガーの少なくとも最後のコイル部分を有する外側端部
は、一体化された移動混合／ブリツジング防止装置に或
る程度の柔軟性を与えるのであり、これがある程度の振
動を可能にして既に述べたように外側ばねオウガーの最
後のコイル部分が圧縮する僅かな傾向を示し、これが押
し詰められたあらゆる現像剤の振動即ち弛緩に応答する
傾向を示すのである。やがて或る時点にて、内側ばねオ
ウガーによる搬送即ち移動機能は該オウガーのコイルの
底部よりも下方の位置へとカートリツジ内の現像剤のレ
ベルが低下するために、終わることになることは注目さ
れねばならない。この時点に於て、外側ばねオウガーが
必要な移動混合／ブリツジング防止機能を十分に果たす
ことが見出されている。

典型的な構成に於ては、内側ばねオウガーの直径は約
40mm程度とされ、外側ばねオウガーの直径は約65〜70mm
程度とされ、外側ばねオウガーに対する内側ばねオウガ
ーの直径比率は0.3〜0.7の範囲、好ましくは0.6とされ
て、カートリツジ内に現像剤の最後の15％〜50％が残つ
ている時点で内側ばねオウガーが機能しなくなるように
なされる。この内側ばねオウガーは約25mmのピツチを有
し、このピツチはばねのコイル部分48の間の間隔として
定義されるのである。一方、外側ばねオウガーのピツチ
はその長さ方向に沿う位置によつて10mm〜20mmに変化
し、駆動側端部にて最もコイル部分は最も密接な状態と
されると共に、自由端部へ向けて次第にピツチが拡がる
のである。内側ばねオウガーが狭いピツチであることは
小さな直径で現像剤をオフセツトさせる助けを果たすよ
うに現像剤を移動させる機能を高めるのである。

ここで、特に本願で参照された特許や書籍は、参照す
ることでその全てを本願に組み入れられるのである。

このように、本発明によれば、簡単な構造且つ安価で
効率の良い現像剤を収容し分配する装置が提供されたの
である。本発明はトナー粉末とキヤリヤ粒子とを含んで
なる現像剤の分配に有効であると説明したが、トナーだ
けのような他の形式の粉末材料を分配するにも同様に有
効であることが理解されよう。更に、本発明は交換可能
なカートリツジとして説明してきたが、自動プリント機
に固定的に備えられる固定組立体である場合にも同様な
使用性のあることが同様に理解されよう。従つて特許請
求の範囲の欄の精神及び範囲に含まれる全てのこのよう
な変更及び変形を包含することが意図されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による着脱自在の現像剤を収容し分配す
る装置を使用可能な自動プリント機の概略図。 第２図は本発明による着脱自在の現像剤を収容し分配す
る装置を配備している第１図に示した現像剤ユニツトの
概略的な横断面図。 第３図は本発明による逆回転するオウガー装置の位置を
示す部分的に切除した現像剤を収容し分配するカートリ
ツジの側面図。 第４図は現像剤の分配用開口を示す現像剤を収容し分配
するカートリツジの底面図。 第５図は二つのばねオウガーによる現像剤の推進作用を
示す逆回転するオウガー装置の断面図。 第６図は一体化された現像剤の移動及び混合部材。 10……電子写真自動プリント機、12……光導電ドラム、
19……現像ロール、20……現像剤を収容し分配するカー
トリツジ、21……オウガー、28……細長い容器、30……
第一コイルばねオウガー、31……第二コイルばねオウガ
ー、32……分配用開口、41、42……端部プレート、44、
45……長手方向アーム、49……最後のコイル部分。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤を収容し分配する装置であって、一
   定量の現像剤を収容することができ、両端を塞がれた実
   質的に円形断面の細長い容器を含み、前記容器は一端の
   付近に分配用の開口を有すると共に一体部材である現像
   剤移動のための混合／ブリッジング防止部材を収容して
   おり、該混合／ブリッジング防止部材は前記容器の一端
   とは反対側の他端にて回転可能に支持されるが前記一端
   では支持されておらず、また該混合／ブリッジング防止
   部材は、前記容器の断面とほぼ同じ断面であって該容器
   内で自由に回転可能な、前記分配用開口へ向けて長手方
   向に沿って現像剤を移動させるための第一の方向に巻か
   れた第一コイルばね部材と、この第一コイルばね部材よ
   りも実質的に小径の横断面を有して第一コイルばね部材
   の内側にほぼ同心状に配置されて取り付けられている第
   二コイルばね部材とを含み、前記第二コイルばね部材は
   前記第一コイルばね部材の巻き方向と反対方向に巻かれ
   て該第一コイルばね部材の運動に対し逆方向の回転運動
   を行って、現像剤を前記分配用開口から離して長手方向
   に沿って前記他端へ向けて移動させ、前記第二コイルば
   ね部材は前記第一コイルばね部材の中央を延在すると共
   に該第二コイルばね部材の各端に長手方向アームを有し
   ていて、これらの長手方向アームは前記第一コイルばね
   部材の各端の少なくとも一つのコイルばね部分に対して
   取り付けられ、圧縮に抗するような前記第一コイルばね
   部材に対する支持を形成している、現像剤を収容し分配
   する装置。